KR100773881B1 - Device for filtering electromagnetic waves - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 한 쌍의 도파관 필터를 포함하는 터릿 요소(2)로 구성된 전자기파의 필터링 디바이스에 관한 것으로, 각 필터는 특정 주파수 대역에서 동작하며; 터릿 요소는 소스 안테나(1)와 전자기파 송신기/수신기 모듈(3) 사이에 수용된다.The present invention relates to a filtering device for electromagnetic waves consisting of a turret element (2) comprising at least a pair of waveguide filters, each filter operating in a specific frequency band; The turret element is received between the source antenna 1 and the electromagnetic wave transmitter / receiver module 3.

Description

전자기파의 필터링 디바이스{DEVICE FOR FILTERING ELECTROMAGNETIC WAVES}Electromagnetic wave filtering device {DEVICE FOR FILTERING ELECTROMAGNETIC WAVES}

본 발명은 전자기파의 필터링 디바이스에 관한 것으로, 더 구체적으로 특히 전파를 통해 멀티미디어 응용의 방송에 사용된 무선 통신 시스템에 적응된 필터링 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a filtering device for electromagnetic waves, and more particularly to a filtering device adapted to a wireless communication system used for broadcasting of multimedia applications via radio waves.

디지털의 도래가 더욱 더 큰 정보 처리량을 처리할 수 있게 하면서, 전파를 통한 멀티미디어 응용의 방송에 대해 이용가능한 주파수 대역폭의 문제에 직면하게 된다. 충분한 처리량을 위해, 지금까지는 자유 대역(free band)쪽에서 주파수가 발생하는 경향이 있다. 따라서, 새로운 쌍방향 무선 시스템은 밀리미터 대역(millimetre band)에서 출현하게 되었다. 특히 40.5GHz와 43.5GHz 사이에서 3GHz의 주파수 대역을 점유하는 MWS 시스템(Multimedia Wireless System)이 알려져 있다. 이러한 고정 시스템은 모바일 전화(GSM)에 사용된 유형의 셀룰러 전개(deployment)에 의존한다. 셀들 간의 간섭을 피하기 위해, 이러한 시스템은 적절한 수의 셀을 포함하는 패턴을 이용하며, 이 패턴의 각 셀은 주파수 대역, 및 또한 안테나에 의해 사용된 편파(polarization)에 의해 다른 셀과 구별된다. 이것은, 동일한 주파수 및 동일한 편파를 이용하는 2명의 가입자 사이의 간격을 최대로 떨어지게 하여, 간섭의 위험을 제한시킬 수 있게 한다. 더욱이, 이러한 시스템이 쌍 방향이기 때문에, "전이중(full duplex)" 또는 동시 쌍방향 모드로 송신할 수 있다. 이러한 경우에, 가입자 측의 송신부 또는 수신부는 송신과 수신 사이의 격리에 관한 몇몇 제한 사항을 충족시켜야 한다. 따라서, 적절한 주파수 간격은, 다이플렉서의 구현을 잘 이루어지게(hone) 하고 가입자 단말기의 비용을 제한시키기 위해 상향 경로와 하향 경로 사이에서 보장되어야 한다. 그러므로, 송신 경로와 수신 경로를 격리시킬 수 있는 다이플렉서를 형성할 2개의 필터를 선택하는 것이 동시에 필요하다. 주파수 간격이 송/수신 모듈의 구현에 대한 제한 사항에 의해 고정될 때, 전개에 필요한 주파수 플랜의 총 커버리지(coverage)를 허용하는 다수의 송신 및 수신 필터 쌍, 즉 RxTx 필터가 존재한다. 그러므로, 이러한 유형의 시스템에 대한 정확한 전개를 보장하기 위해, 몇몇 주파수 대역에서 동작하는 가입자 송신기/수신기 모듈의 수 개의 모듈을 구비할 필요가 있다. 이러한 다양한 구성은 가입자 단말기의 대량 생산에 비용이 드는 문제를 야기하고, 이러한 문제는, 공유될 주파수 대역이 모두 더 날카롭고 더 커지게 한다.With the advent of digital being able to handle even greater information throughput, it faces the problem of frequency bandwidth available for broadcasting of multimedia applications via radio waves. For sufficient throughput, so far there is a tendency for frequencies to occur on the free band side. Thus, new two-way radio systems have emerged in the millimetre band. In particular, a MWS system (Multimedia Wireless System) is known that occupies a frequency band of 3 GHz between 40.5 GHz and 43.5 GHz. This fixed system relies on the type of cellular deployment used in mobile telephony (GSM). To avoid interference between cells, such a system uses a pattern that includes an appropriate number of cells, each cell of which is distinguished from other cells by frequency band and also polarization used by the antenna. This makes it possible to maximize the separation between two subscribers using the same frequency and the same polarization, limiting the risk of interference. Moreover, since such a system is bidirectional, it can transmit in "full duplex" or simultaneous bidirectional mode. In this case, the transmitter or receiver on the subscriber side must meet some restrictions on the isolation between transmission and reception. Thus, an appropriate frequency spacing must be ensured between the uplink and downlink paths in order to hone the implementation of the diplexer and limit the cost of the subscriber station. Therefore, it is necessary to simultaneously select two filters that will form a diplexer capable of isolating the transmit and receive paths. When the frequency interval is fixed by restrictions on the implementation of the transmit / receive module, there are a number of transmit and receive filter pairs, i.e., RxTx filters, which allow the total coverage of the frequency plan required for deployment. Therefore, to ensure accurate deployment for this type of system, it is necessary to have several modules of subscriber transmitter / receiver modules operating in several frequency bands. This variety of configurations raises the problem of costly mass production of subscriber terminals, which causes all frequency bands to be shared to be sharper and larger.

원하는 주파수 대역의 함수로서 송신기/수신기 모듈의 몇몇 버전을 갖는 것을 피하기 위한 한가지 해결책은 주파수 플랜을 커버하는 모든 필터를 포함하는 송신기/수신기 모듈을 설계하는 것이고, 상기 필터의 선택은 다이오드를 통한 전자 스위칭에 의해 이루어진다. 그러나, 송신기/수신기 모듈을 구현하는데 필요한 다이오드의 사용 및 수는 단말기의 비용을 증가시키는 경향이 있다. 더욱이, 스위칭 회로는 밀리미터 주파수에서 손실을 야기하고, 송신기/수신기 모듈의 성능을 저하시킨다. 신호의 주파수 대역 및 편파에 대한 선택이 가입자에 단말기를 설치할 때 한 번만 이루어진다고 가정해보면, 상기 해결책은 너무 복잡해지고 비용이 드는 것으로 나타난다.One solution to avoid having several versions of the transmitter / receiver module as a function of the desired frequency band is to design a transmitter / receiver module that includes all the filters covering the frequency plan, the choice of filter being electronic switching via a diode. Is made by. However, the use and number of diodes required to implement a transmitter / receiver module tends to increase the cost of the terminal. Moreover, switching circuitry causes losses at millimeter frequencies and degrades the performance of the transmitter / receiver module. Assuming that the choice of frequency band and polarization of the signal is made only once when the terminal is installed at the subscriber, the solution appears to be too complicated and costly.

그러므로, 본 발명의 목적은, 전술한 결점을 해결할 수 있는 전자기파의 필터링 디바이스를 제안하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to propose an electromagnetic wave filtering device which can solve the above-mentioned drawbacks.

그러므로, 본 발명의 주제는 전자기파의 필터링 디바이스인데, 적어도 한 쌍의 도파관 필터를 포함하는 터릿(turret) 요소로 이루어지고, 각 필터는 특정한 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the subject of the present invention is a filtering device for electromagnetic waves, consisting of a turret element comprising at least a pair of waveguide filters, each filter operating in a particular frequency band.

일실시예에 따라, 터릿 요소는, 축 상에 중심을 둔 원통 상에 위치해있는 도파관이 축에 평행하게 설치된, 축 주위로 회전가능한 원통형 요소이다. 도파관은 원형, 직사각형 또는 정사각형 단면일 수 있는 원통형 공동부(cavities)로 형성된다. 이 경우에, 필터 쌍은 회전축을 나타내는 하나의 성분에 대해 모두 이용가능하고, 다이플렉서의 선택은, 소스 안테나와 송신기/수신기 다비이스의 송신/수신 블록을 접촉시킬 이러한 성분을 회전시킴으로서 이루어진다. 이러한 디바이스를 이용함으로서, 필터의 모든 쌍을 포함하는 단일 컴팩트 성분이 제작된다. 일단 선택이 설치자에 의해 수행되었으면, 도파관의 완전한 연속성은 조립체를 고정시킴(clamping)으로써 보장된다. 송신된 신호는 유사한 편파 또는 교차 편파일 수 있다. 필터링 디바이스를 소스 안테나에 연결시키는 것이 도파관(Tee) 또는 오소모드(orthomode)를 통해 달성된다. 더욱이, 필터링 디바이스는 2조각의 도파관을 포함하는 요소에 의해 송신기/수신기 모듈에 연결된다.According to one embodiment, the turret element is a cylindrical element rotatable about an axis, with a waveguide positioned parallel to the axis, positioned on a cylinder centered on the axis. The waveguide is formed of cylindrical cavities that can be circular, rectangular or square cross sections. In this case, the filter pairs are all available for one component representing the axis of rotation, and the selection of the diplexer is made by rotating these components to contact the transmit / receive blocks of the source antenna and the transmitter / receiver device. By using such a device, a single compact component containing all pairs of filters is produced. Once the selection has been made by the installer, complete continuity of the waveguide is ensured by clamping the assembly. The transmitted signal can be similarly polarized or cross-polarized. Connecting the filtering device to the source antenna is accomplished via a waveguide (Tee) or orthomode. Moreover, the filtering device is connected to the transmitter / receiver module by an element comprising two pieces of waveguides.

본 발명의 다른 특성 및 장점은 바람직한 실시예에 대해 아래에 주어진 설명을 읽음으로써 명백해질 것이고, 이 설명은 본 명세서의 첨부 도면을 참조하여 주어진다.Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the description given below for the preferred embodiment, which is given by reference to the accompanying drawings in this specification.

도 1은 본 발명에 따라 전자기파의 수신/송신용 디바이스에 대한 사시도.1 is a perspective view of a device for receiving / transmitting electromagnetic waves according to the present invention;

도 2는 터릿 요소에서의 필터의 위치를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing the position of the filter in the turret element.

예로서, 본 발명은 MWS 시스템에서 동작하기 위해 적응된 전자기파 필터링 디바이스를 언급하면서 설명될 것이다. 전술한 바와 같이, MWS(멀티미디어 무선 시스템) 시스템은 주파수(40.5GHz 내지 43.5GHz) 주위에 3GHz의 주파수를 점유한다. "전이중" 사용의 경우에, 각 조작자는 하향 및 상향 경로에 대한 특정한 주파수를 할당할 것이다. 제안된 주파수 플랜 중 하나는 적절한 이중 간격, 즉 1GHz 내지 40GHz를 유지하는 동안 3가지 조합을 제공한다. 각 조합에 대해, 다음이 예약된다:By way of example, the invention will be described with reference to an electromagnetic wave filtering device adapted for operation in an MWS system. As mentioned above, the MWS (Multimedia Radio System) system occupies a frequency of 3 GHz around the frequency (40.5 GHz to 43.5 GHz). In the case of "full duplex" use, each operator will assign specific frequencies for the down and up paths. One of the proposed frequency plans provides three combinations while maintaining an appropriate double spacing, i.e. 1 GHz to 40 GHz. For each combination, the following is reserved:

- 상향 채널에 대해 300MHz,-300 MHz for the up channel,

- 하향 채널에 대해 700MHz,-700 MHz for the downstream channel,

3가지 가능한 조합은 표 A에 표시되어 있다.Three possible combinations are shown in Table A.

표 ATable A

조합Combination 1One 22 33 상향 경로Upward path 40.5 내지 40.840.5 to 40.8 42.5 내지 42.842.5 to 42.8 41.5 내지 41.841.5 to 41.8 하향 경로Downward path 41.8 내지 42.541.8 to 42.5 40.8 내지 41.540.8 to 41.5 42.8 내지 43.542.8 to 43.5

더욱이, 더 많은 패턴을 제안하기 위해, 송신 및 수신은 각 셀에서 교차 편 파시 수행된다. 이것은 동일한 송신 및 수신 주파수가 근처의 셀에서 재사용되도록 한다.Moreover, to propose more patterns, transmission and reception are performed on cross polarization in each cell. This allows the same transmit and receive frequencies to be reused in nearby cells.

단일 송신기/수신기 모듈이 전개에 필요한 모든 조합의 주파수를 커버하도록 하는 필터링 디바이스가 도 1에 도시되어 있다. 그러므로, 도면에 도시된 바와 같이, 디바이스는 전자기파를 수신 또는 송신하고자 하는 소스 안테나(1)와, 아래에 더 구체적으로 설명될 컴팩트 회전 성분으로 구성된 필터링 디바이스(2)와, 알려진 방식으로 송신 경로 및 수신 경로로 구성된 송신기/수신기 모듈(3)을 포함하며, 이러한 송신기/수신기 모듈은 교차 편파시 사용할 수 있도록 모듈의 90° 회전을 허용하는 지지 요소(4) 상에 장착된다. 예를 들어, 수신은 수평 편파시에 이루어지고, 송신은 수직 편파시에 이루어지고, 조립체의 90° 회전 이후에, 수신은 수직 편파시에 이루어지고, 송신은 수평 편파시에 이루어진다. 더욱이, 상기 3가지 요소, 즉 소스 안테나(1)와, 필터링 디바이스(2)와, 송신기/수신기 모듈(3)의 연결을 허용하기 위해, 디바이스는 소스 안테나(1)와 필터링 디바이스(2) 사이에 제 1 연결 요소(5)를 포함하며, 이러한 연결 요소(5)는 화살표(f,f')로 기호화된 바와 같이, 하나의 소스 안테나 측의 도파관 요소 및 2개의 필터링 디바이스 측의 도파관 조각(미도시)을 포함하는 도파관(Tee)으로 구성된다. 이와 유사하게, 제 2 연결 요소(6)는 송신기/수신기 모듈(3)과 필터링 디바이스(2) 사이에 제공된다. 이러한 연결 요소(6)는 동일한 대각선상에 위치한 2개의 도파관(6a, 6b)을 포함하는 조각으로 구성된다. Tee 요소 또는 요소(6)의 도파관은 터릿 디바이스의 필터와 동일한 단면, 즉 설명된 실시예에서의 원형 단면을 나타낸다. A filtering device is shown in FIG. 1 that allows a single transmitter / receiver module to cover all combinations of frequencies needed for deployment. Therefore, as shown in the figure, the device comprises a source antenna 1 to receive or transmit electromagnetic waves, a filtering device 2 consisting of a compact rotational component to be described in more detail below, and a transmission path and It comprises a transmitter / receiver module 3 configured as a receive path, which is mounted on a support element 4 which allows 90 ° rotation of the module for use in cross polarization. For example, reception is at horizontal polarization, transmission is at vertical polarization, after 90 ° rotation of the assembly, reception is at vertical polarization, and transmission is at horizontal polarization. Moreover, in order to allow the connection of the three elements, namely the source antenna 1, the filtering device 2, and the transmitter / receiver module 3, the device is connected between the source antenna 1 and the filtering device 2. And a first connection element 5, which is symbolized by arrows f, f ', and a waveguide element on one source antenna side and a waveguide piece on the two filtering device sides. And a waveguide (Tee) including a not shown). Similarly, a second connection element 6 is provided between the transmitter / receiver module 3 and the filtering device 2. This connecting element 6 consists of a piece comprising two waveguides 6a, 6b located on the same diagonal. The waveguide of the Tee element or element 6 exhibits the same cross section as the filter of the turret device, ie the circular cross section in the embodiment described.                 

본 발명에 따른 필터링 디바이스(2)는 이제 더 구체적으로 설명될 것이다. 이러한 필터링 디바이스는 설명된 실시예에서 3쌍의 도파관 필터를 포함하는 터릿 요소로 구성되며, 각 필터는 특정 주파수 대역에서 동작한다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 터릿 요소(2)는, 놋쇠, 알루미늄 등으로 이루어진 고체 원통형 요소로 구성되고, 축(20) 주위를 회전할 수 있으며, 설명된 실시예에서 원형 단면을 갖는다. 이러한 고체 원통형 성분은 쌍으로 결합된 6개의 원통형 공동부, 즉 도 2에서 공동부(21a-21b, 22a-22b, 23a-23b)가 축에 평행하게 설치된다. 각 원통형 공동부는 상이한 주파수로 동작하는 도파관을 형성한다. 도파관은 도 1에 도시된 바와 같이 원형 단면이거나, 직사각형 단면이거나, 정사각형 단면도일 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 쌍을 형성하는 필터(21a-21b, 22a-22b, 23a-23b)는 동일한 대각선상에 위치한다. 그러므로, 실시예에서, 각 원형 도파관 필터는 양쪽 편파에서 동일한 성능을 제공하는 아이리스(irises)에 의해 결합된 공동부로 구성된다. 이러한 유형의 필터는 예를 들어 본 출원인의 명의의, 2000년 10월 18일, 프랑스 특허 출원 번호(제 00 13582호)에 기재되어 있다.The filtering device 2 according to the invention will now be described in more detail. Such a filtering device consists of a turret element comprising three pairs of waveguide filters in the described embodiment, each filter operating in a particular frequency band. Thus, as shown in the figure, the turret element 2 consists of a solid cylindrical element made of brass, aluminum, or the like, can rotate around the axis 20 and has a circular cross section in the described embodiment. This solid cylindrical component is provided with six cylindrical cavities joined in pairs, cavities 21a-21b, 22a-22b, 23a-23b in FIG. 2, parallel to the axis. Each cylindrical cavity forms a waveguide that operates at a different frequency. The waveguide may be a circular cross section, a rectangular cross section, or a square cross section as shown in FIG. 1. As shown in the figure, the paired filters 21a-21b, 22a-22b, 23a-23b are located on the same diagonal line. Therefore, in an embodiment, each circular waveguide filter is composed of cavities joined by irises that provide the same performance at both polarizations. Filters of this type are described, for example, in French Patent Application No. 00 13582, filed October 18, 2000, in the name of the applicant.

전술한 장치는 다음과 같이 사용된다. 송신기/수신기 디바이스를 구성할 동안, 설치자는 화살표(f 및 f')로 표시된 바와 같이, 연결 수단(6)에 마주보게 위치하여 사용되어야 하는 송신 및 수신 필터의 쌍을 선택한다. 다음으로, Tee는 2개의 선택된 필터에 마주보게 정확히 위치되고, 조립체는 단일 컴팩트 성분을 제작하는 방식으로 고정된다.The foregoing apparatus is used as follows. During the construction of the transmitter / receiver device, the installer selects the pair of transmit and receive filters that should be used and placed opposite the connecting means 6, as indicated by arrows f and f '. Next, the Tee is positioned precisely opposite the two selected filters, and the assembly is fixed in such a way as to produce a single compact component.

따라서, 본 발명은 셀룰러 라디오 시스템의 예정된 필요조건을 충족시키는 " 범용" 송신기/수신기 디바이스를 제작할 수 있다. 동일한 셀 내부에서, 모든 송신기/수신기 디바이스는 동일한 방식으로 구성된다. 단말기가 가입자에 서비스를 제공할 때만 선택이 이루어진다. 전술한 필터 디바이스의 사용으로 인해 생산 및 제조비가 훨씬 더 감소한다.Thus, the present invention can fabricate a "general purpose" transmitter / receiver device that meets the predetermined requirements of a cellular radio system. Inside the same cell, all transmitter / receiver devices are configured in the same way. The selection is only made when the terminal provides the service to the subscriber. The use of the filter device described above further reduces production and manufacturing costs.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전자기파의 필터링 디바이스에 관한 것으로, 더 구체적으로 특히 전파를 통해 멀티미디어 응용의 방송에 사용된 무선 통신 시스템에 적응된 필터링 디바이스 등에 이용된다.As described above, the present invention relates to a filtering device for electromagnetic waves, and more particularly, to a filtering device and the like adapted to a wireless communication system used for broadcasting of a multimedia application, in particular through radio waves.

Claims (8)

전자기파의 필터링 디바이스로서,As a filtering device for electromagnetic waves, 적어도 한 쌍의 도파관 필터(21a-21b, 22a-22b, 23a-23b)를 포함하는 터릿(turret) 요소(2)로 구성되고, 상기 각 필터는 특정 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 필터링 디바이스.Consisting of a turret element 2 comprising at least a pair of waveguide filters 21a-21b, 22a-22b, 23a-23b, each filter operating in a particular frequency band Filtering device. 제 1항에 있어서, 상기 터릿 요소는, 축(20) 상에 중심을 둔 원통 상에 위치한 도파관(21a-21b, 22a-22b, 23a-23b)이 상기 축(20)에 평행하게 설치된, 상기 축 주위에서 회전가능한 원통형 요소인 것을 특징으로 하는, 전자기파의 필터링 디바이스.The turret element according to claim 1, wherein the turret element has waveguides 21a-21b, 22a-22b, 23a-23b positioned parallel to the shaft 20, positioned on a cylinder centered on the shaft 20. A device for filtering electromagnetic waves, characterized in that it is a cylindrical element rotatable about an axis. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도파관은 원통형 공동부로 형성되는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 필터링 디바이스.The device of claim 1, wherein the waveguide is formed as a cylindrical cavity. 제 3항에 있어서, 상기 원통형 공동부는 원형, 직사각형 또는 정사각형 단면인 것을 특징으로 하는, 전자기파의 필터링 디바이스.4. The device of claim 3, wherein the cylindrical cavity is of circular, rectangular or square cross section. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 원통형 공동부에는 결합 아이리스(coupling irises)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 필터링 디바이스.The device for filtering electromagnetic waves according to claim 3 or 4, wherein the cylindrical cavity is provided with coupling irises. 소스 안테나(1)와, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 필터링 디바이스(2)와, 전자기파 송신기/수신기 모듈(3)을 포함하는, 전자기파의 수신/송신용 디바이스로서,A device for receiving / transmitting electromagnetic waves, comprising a source antenna (1), a filtering device (2) according to any one of claims 1 to 5, and an electromagnetic wave transmitter / receiver module (3), 상기 소스 안테나를 상기 필터링 디바이스의 선택된 쌍의 필터에 연결시키기 위한 요소(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 수신/송신용 디바이스.Device (5) for connecting said source antenna to a filter of said selected pair of filtering devices. 제 6항에 있어서, 상기 연결 요소는 Tee 요소 또는 오소모드(orthomode)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 수신/송신용 디바이스.7. Device according to claim 6, characterized in that the connection element consists of a Tee element or an orthomode. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 필터링 디바이스의 선택된 쌍의 필터는 도파관의 2개의 조각(piece)(6a, 6b)을 포함하는 요소(6)에 의해 상기 송신기/수신기 모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전자기파의 수신/송신용 디바이스.8. A filter according to claim 6 or 7, wherein the selected pair of filters of the filtering device are connected to the transmitter / receiver module by an element 6 comprising two pieces 6a, 6b of the waveguide. A device for receiving / transmitting electromagnetic waves.
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